彩钢板生产工艺的发展.doc

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彩钢板生产工艺的发展

前言彩涂板生产技术于1927年首创于美国,1936年建成第1套彩涂钢板生产机组,195 5年建成世界第1套带钢连续彩涂生产机组。20世纪60年代彩涂板生产迅速发展,在北美、 欧 洲、 日本发展尤为迅速,当前全世界除中国外已有400余套彩涂机组,总产能约1400万t/ a。彩涂板已广泛应用于建筑,家用电器、 器具及家具等领域。2彩涂板生产工艺按涂装方式分类 ,彩涂板生产工艺主要分为辊涂法、 幕流法及粉涂法3种,另外还有贴膜法。2.1辊涂法辊涂法 应用最广,全世界除中国外共有300余套这种类型的机组。在工艺段带材先经过碱液清洗、 漂洗 、 干燥、 脱油除污,再进行表面预处理(铬化或磷化、 干燥,带材进入涂装室,由涂装机的沾料辊 沾液态涂料,经涂敷辊将涂料涂到带材的上、 下表面,涂有湿膜的带材进入固化炉加热烘烤,温度 由低至高,将湿膜中的溶剂完全挥发出去,并将含溶剂的废气排出送至焚烧炉处理。涂层固化后的 带材要经过淬水冷却、 热风干燥。辊涂工艺一般受涂装机一次涂湿膜厚度及烘烤固化炉溶剂负荷的 限制,若产品要求涂膜厚度大,则要多次涂覆及烘烤固化,因此辊涂机组分为一涂一烤、 二涂二烤 、 三涂三烤等多种类型,以满足不同涂层厚度的要求,并能更经济合理地利用涂料。其中,二涂二 烤机组数量最多辊涂机组能够高速、 大批量生产。产品广泛用于室外建筑及室内装饰、 家电、 家 具、 器具等领域。2.2幕流法初涂时用辊涂,精涂时采用幕流涂层机,将液态涂料涂到带钢表面 ,涂过的带钢不会留下辊印,控制难度大,适合于生产高质量的家电彩涂板。该工艺控制难度较大 ,仅在新日铁君津厂应用,没有得到推广。2.3粉涂法粉涂法是一种新工艺,分为粉末枪与粉末 云两种技术,几年前在欧洲与日本已经有数套采用粉末枪技术的彩涂机组投产,其工艺速度低,生 产能力小。最近开发的MSC粉末云技术使粉涂技术有很大提高。其工艺如下:粉涂法的预处理类 似于传统的辊涂法预处理,预处理后的基板外表面涂上粉末粘结剂,经感应加热到175°C,进 行干燥,形成5～10μm的干燥膜,再经过内水冷辊将基板冷却到40°C,这样处理好的基板 穿过装在箱体里的粉涂装置、 粉涂装置处在1个强大的静电场下,粉末旋转刷产生涂料粉末云,形 成粉末云的固体涂料颗粒带有很高的电荷,其飞向高速运行的基板,产生足够大的边界穿透力,粉 末颗粒便均匀地沉积在带钢表面上。涂上干粉膜的带材要经过固化处理,经过2个装有横向感应线 圈的固化炉,及1个保温炉处理,经淬水冷却,完成了工艺段处理。粉涂法产品涂膜厚度、 色彩、 光泽均匀;耐划伤、 抗腐蚀、 抗粉化、 抗褪色性好;涂料中没有溶剂,也没有热固粘结剂,无爆炸 及火灾隐患;是环保安全型工艺。粉涂彩涂板涂层厚度范围为10～250μm,范围宽,其产品 应用于建筑、 轻工、 家电、 家具、 计算机等领域。2.4贴膜法贴膜法涂装前的预处理与辊涂法基 本相同,预处理后带材下表面涂上背漆,上表面涂热固粘结剂,经活化处理将PVC塑胶膜粘结在 基板的上表面,经冷却、 压平,就获得了外观美丽的彩色贴膜板。有些彩涂机组是辊涂与贴膜两用 机组,在同一机组上,可用两种工艺分别生产辊涂与贴膜两种类型彩涂板。贴膜彩涂板外观美丽, 具有优良的防火、 耐腐蚀,抗酸碱等性能,耐火性、 抗污染性具佳。但价格较高,其产品主要应用 于家电、 家具、 室内装饰及车船内部装饰。由于受贴膜机速度限制,这类机组一般生产能力较小。 3彩涂板生产技术发展动向3.1采用高质量的基板无论采用哪种涂装工艺,对基板的技术要求都 越来越高。大多钢基彩涂板要求平整锌花,零锌花热镀锌钢卷或电镀锌钢卷,近年有增加以热镀锌 铝Galfan,铝锌Galvalume等合金镀层钢板作基板的趋势;贴膜彩涂板采用冷轧卷 做基板,某些高档产品还以不锈钢做基板。无论采用哪种基板,对其表面,板形及尺寸精度均有很 高的要求。3.2改进预处理工艺预处理将基板及涂料更紧密地配合,采用新的预处理工艺系统, 可增加预处理液的稳定性,增强彩涂板抗蚀性和可挠性,同时可减轻环境污染。特别是有些国家已 明确规定不允许使用含Cv+6的预处理液,已经改用含Cr+3或其它种预处理液,这种预处理 液虽价格略高(约高20%),但对环保十分有利,减轻了环保费用。3.3注重新涂料的开发对 一般的聚酯、 聚偏氟乙烯PVDF和塑料溶胶等涂料系统进行改良,可获得超级颜色重现性;更好 的抗紫外线、 抗SO2、 抗污染性;提高抗腐蚀性、 抗划伤性,以获得超级耐环境腐蚀性能;缩短 涂料固化时间,降低涂料固化温度;开发防火、 防水、 防霉、 防虫等功能涂料;国外近年还推荐使 用水基液态涂料,以改进环保。3.4新型辊涂机涂装机是辊涂工艺的关键设备,产量较高的彩涂 机组多采用2套精涂机,以缩短更换涂料及涂敷辊造成停机的时间。当前已研制出新涂装机:特点 为双涂头精涂机,即两涂头上下布置,采用液压驱动更换涂敷辊,约2秒钟即完成换色,其占地面 积小;采用单滑轨涂装机,其消除了辊系间多重间隙误差,比传统的堆积式滑轨涂装机涂装精度高 ,能对涂层厚度实施最佳控制,能大量节约涂料。一些辊涂机还增设了博士刀,在生产质量要求高 的彩涂板时使用。另外涂装机涂敷辊辊颈两端设位置压力传感器,配合湿膜厚度测量显示及步进电 机调整,可进行涂层厚度最佳控制。驱动系统设在涂装室外,无需采用防爆电机。3.5完善固化 炉辊涂工艺的固化炉技术已有多项改进:1补风净化技术为确保固化炉安全可靠运行,要不断排出 含溶剂的炉气,并补入新鲜空气。为保证彩涂板表面质量,固化炉补入的新风必须严格过滤,为此 在进风口加装了中效过滤器和亚高效过滤器,新风过滤后含尘量小于1.5mg/Nm3。2间接 燃烧的后燃烧系统如果采用焦炉煤气或混合煤气等做固化炉燃料,一般不再采用区段烧咀供热,而 将固化炉供热集中到废气焚烧炉内,燃料燃烧和可燃废气燃烧所产生的热量经过补风换热器,将补 风温度加热到足够高,然后将热风送到固化炉各区段,燃烧产物不进入固化炉,不会造成炉气污染 。3区段控温技术由于固化炉加热采用后燃烧系统,各区段温度调节是经过同时调节热风及冷风风 量来实现,为了合理控制固化炉各段的温度,设有整套的热冷风控制系统。4提高热利用率将焚烧 炉烟气余热用于预热补风,可采用金属管状换热器,在冷热流体侧均采用先进的加强换热技术,综 合换热系数可提高2～3倍。采用蓄热式换热技术RTO的热效率也很高,可使排烟温度降至20 0°C以下,不必设置余热锅炉,有利于环保与节能。3.6配置先进的自动化仪表装备先进的高 产能彩涂机组,除配置了固化炉加热系统的自动化仪表,还配置了在线色差仪、 湿膜测厚仪与干膜 测厚仪等,以使涂层色彩、 涂膜厚度更接近目标值,不但提高产品质量,并能节约涂料。3.7P ET复合贴膜彩色板技术兴起近年来英国贝克斯公司开发的PET复合贴膜彩色板技术兴起,并得 到一定发展。PET是指聚乙烯对苯二(甲)酸盐,一般使用透明的25μm厚的膜,PET膜是 二轴性取向的,广泛用做磁性录音材料、 照像、 电绝缘、 电容器和包装材料的基膜。PET膜力学 性能好,σb=205Mpa,δ=135%;在0°C能够OT冷弯不破裂;膜的硬度为1～2 H;具有良好的耐热性;除强碱外,具有良好的抗化学腐蚀性;良好的抗温性;良好的抗污染性; 良好的抗去污剂和抗溶剂性。PET复合贴膜彩色板一种为PET膜与油漆复合涂装技术,透明的 PET膜层压到彩涂板的表面;另一种为层压PET膜底部印画彩涂技术,用直接照像印画法将图 画印到PET膜上,再用厚度约5μm聚乙烯类树脂粘结剂将印好的PET膜层压到涂好底漆的基 板上,底漆多采用热固化性的环氧树脂。3.8粉涂工艺引起关注几年前在欧洲及日本已经有数套 采用粉末枪技术的彩涂机组投产,由于受静电枪在粉末经过性和充电性上的限制,这些机组运行速 度不高,生产能力小。最近美国MSC研制出粉末云涂装技术,其产生的静电压比粉末枪技术约大 1000倍,能够对基板边界产生足够大的穿透力,与粉末枪技术相比单位区域内粉末经过量能够 提高3～9倍,其首次粉末沉积率约提高1倍,可达到90%。1999年中已有采用MSC粉末 云技术的彩涂机组投产,涂装带钢宽度达1300mm,机组工艺段速度为100m/min。粉 末涂装工艺的优势在于:生产安全,环保好,产品性能更佳,节约建设投资,生产成本低。MSC 粉末云技术能适应高速高效涂装,克服了粉末枪技术的缺点,很有竞争能力,引起了广泛关注。3 .9镀锌彩涂联合生产技术90年代中期国外出现了热镀锌彩涂联合生产技术,先后在法国、 西班 牙、 北非等国家和地区投产了多套联合机组,生产状况良好。这种机组总投资低,占地面积小,彩 涂板收得率高;但设备利用率偏低。这对满足区域市场既需求镀锌板,又需求彩涂板,而总需求量 又不很大,十分有利。3.10注重产品的多样化、 高档化全世界彩涂板生产动向是趋向产品的多 样化、 高档化,当前已有600多种花色品种。4结束语中国彩涂板生产历史不长,近年发展很快 ,当前已具有500万t/a以上的产能,正在筹建的彩涂机组还有200万t/a以上产能。这 些彩涂机组装备水平不一,其中一些机组设备存在问题;低产能机组数量较多;不少彩涂板的质量 存在基板、 锌层及涂层过薄等问题;缺少高挡彩涂板等。无论是生产还是市场都还不够成熟。随着 消费挡次的提高,及加入世贸组织的严峻形势,市场需要质量更高,价位更低的彩涂板。因此,彩 涂生产采用更先进的技术,提高装备水平是很有必要的。彩涂生产企业与涂料、 辅料生产企业等应 更好地通力协作,开拓市场,以使中国彩涂板生产更具竞争力。彩涂板生产技术的发展@宋加$北京钢铁设计研究总院!100053辊涂法;;幕流法;;粉涂法;;贴膜法;;后燃烧系统;;生产能力介绍了彩涂板的生产工艺、 以及彩涂板生产技术的发展趋势。层厚度最佳控制。驱动系统设在涂装室外,无需采用防爆电机。3.5完善固化炉辊涂工艺的固化炉技术已有多项改进:1补